KR20230072451A - 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프 - Google Patents

트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프 Download PDF

Info

Publication number
KR20230072451A
KR20230072451A KR1020220154372A KR20220154372A KR20230072451A KR 20230072451 A KR20230072451 A KR 20230072451A KR 1020220154372 A KR1020220154372 A KR 1020220154372A KR 20220154372 A KR20220154372 A KR 20220154372A KR 20230072451 A KR20230072451 A KR 20230072451A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
twisted
heat pipe
wall
pipe body
inner capillary
Prior art date
Application number
KR1020220154372A
Other languages
English (en)
Inventor
방인철
박예영
이동훈
Original Assignee
울산과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 울산과학기술원 filed Critical 울산과학기술원
Publication of KR20230072451A publication Critical patent/KR20230072451A/ko

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/04Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure
    • F28D15/046Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes with tubes having a capillary structure characterised by the material or the construction of the capillary structure
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33YADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00Products made by additive manufacturing
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F28HEAT EXCHANGE IN GENERAL
    • F28DHEAT-EXCHANGE APPARATUS, NOT PROVIDED FOR IN ANOTHER SUBCLASS, IN WHICH THE HEAT-EXCHANGE MEDIA DO NOT COME INTO DIRECT CONTACT
    • F28D15/00Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies
    • F28D15/02Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes
    • F28D15/0233Heat-exchange apparatus with the intermediate heat-transfer medium in closed tubes passing into or through the conduit walls ; Heat-exchange apparatus employing intermediate heat-transfer medium or bodies in which the medium condenses and evaporates, e.g. heat pipes the conduits having a particular shape, e.g. non-circular cross-section, annular
    • GPHYSICS
    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
    • G21CNUCLEAR REACTORS
    • G21C1/00Reactor types
    • G21C1/32Integral reactors, i.e. reactors wherein parts functionally associated with the reactor but not essential to the reaction, e.g. heat exchangers, are disposed inside the enclosure with the core
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Sustainable Development (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Cooling Or The Like Of Semiconductors Or Solid State Devices (AREA)

Abstract

본 발명은 외부와 열교환을 수행하기 위해서 내부에 작동유체가 수용되는 수용공간이 마련되되, 외부와의 열접촉 면적을 확장하기 위한 접촉면적 확장부가 마련된 파이프 몸체를 구비하는 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프는 내부에 작동유체의 상변화에 의한 열전달과 모세관 구조물을 통한 작동유체의 수송을 통해 열원에서 열침원으로 효과적으로 열을 전달하기 위한 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 형태로 제작된 히트파이프이다.

Description

트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프{Twisted heat pipe(THP) containing a twist-shped outer wall and an inner capillary wick structure }
본 발명은 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 작동유체의 상변화에 의한 열전달과 모세관 구조물을 통한 작동유체의 수송을 통해 열원에서 열침원으로 효과적으로 열을 전달하기 위한 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프에 관한 것이다.
히트파이프는 1942년 그 작동 원리가 처음 소개된 이후 1960년대 중반부터 미국 및 유럽에서 그 연구와 개발이 본격화되었으며, 1970년대부터는 아시아에서도 일본과 인도 그리고 중국에서도 연구가 시작되어 현재 활발한 연구 및 그 개발 성과가 알려지고 있다.
다시 말해면, 히트 파이프는 밀폐된 용기 내에 작동 유체를 주입한 후 진공 배기한 것인데 한쪽 끝을 가열하면 내부의 작동유체가 기화되어 압력차에 의해 다른 쪽으로 이동하고 주변으로 열을 방출한 후 다시 응축의 과정을 거쳐 가열부로 귀환하는 구조로 되어 있다. 다시 말해서, 히트 파이프는 작동유체의 증발 및 응축의 상변화에 따르는 잠열 및 윅의 모세관 현상을 이용하여 적은 온도차에도 불구하고 높은 열량을 상당히 먼 거리까지 전송시키는 열전달 기구이다
또한, 상기와 같이 열 방출 후 귀환되는 액상의 작동유체를 모세관 현상에 의해 효율적으로 귀환토록 하기 위해 금속파이프 내벽에는 비교적 촘촘하고 얇은 망사를 부착하거나, 미세한 홈을 파거나 또는 소결된 금속분말이 부착된 파이프 내부에 작동유체를 주입한 일자 형태의 히트파이프가 많이 사용되고 있다.
그래서 히트 파이프는 무중력에서 작동 가능하며, 장거리 열수송 및 적은 온도차를 가진 부품 사이에서도 효과적인 열수송이 가능해 전자기기 또는 항공우주 분야에서 널리 사용되어 왔으며, 외부 전력이나 펌프 없이 피동적 작동이 가능하다는 측면에서 최근 원자력 분야에서 대두되고 있는 소형 모듈 원자로(Small Modular Reactor)의 피동 열수송 시스템으로 접목 시킬 혁신 요소 기술로써 주목 받고 있다.
그래서 단일 히트파이프의 성능이 향상될수록 수송 가능한 열의 양이 증가하고 결과적으로 동일 출력 대비 요구되는 히트파이프의 개수가 줄어들어 컴팩트한 원자로의 설계가 가능하여서 원자로의 중량을 감소시키기 위해서 종래의 다양한 기술이 선행기술들이 제안 되었다.
제안된 선행기술의 배터리 냉각용 히트파이프(한국 공개특허 제1988621호)는 2개의 배터리 셀 사이에 상기 배터리 셀과 평행되도록 배치되는 히트파이프에 있어서 상기 2개의 배터리 셀의 하측부보다 아래로 길게 연장형성된 상기 히트파이프의 하측부과 상기 히트파이프의 하측부는 냉각수 채널과 면착되며, 상기 2개의 배터리 셀의 하측부로부터 멀어지고 상기 냉각수 채널과 가까워질수록 상기 히트파이프의 하측부의 횡단면 형상은 확장되며, 상기 2개의 배터리 셀의 상측부보다 길게 연장형성된 상기 히트파이프의 상측부와 상기 히트파이프의 상측부에는 횡단면이 원인 윅챔버가 있고, 상기 윅챔버의 내부에는 구형이나 볼록한 형태의 윅이 위치하는 것을 특징으로 하는 배터리 냉각용 히트파이프에 관한 것이다. 따라서 선행기술은 열전도성이 낮은 구조물에 의해 히트파이프 상단 접합부(용접 등)를 보호하고, 히트파이프에서 아래쪽 냉각채널이 아닌 상부 모듈 커버 등으로 열전달을 차단하며, 히트파이프의 상부에서 아래로 누르는 힘을 길이 방향 또는 면적에 분포하는 분포 하중으로 나누어 분배할 수 있다.
선행기술의 경우 히트파이프는 외부와의 열접촉 면적을 확장하기 위한 별도의 구조가 없고, 외측부와 윅구조물 간의 벌어짐과 들뜸이 발생할 수 있는 구조로 열전달 효율이 떨어진다는 문제가 있다.
한국 공개특허 제1988621호 : 배터리 냉각용 히트파이프
본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해소하기 위해 창출된 것으로, 금속 3D 프린팅 기술을 활용하여 히트파이프는 외측부와 윅구조물 간의 벌어짐과 들뜸없이 통합된 형태의 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프를 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하고자 본 발명에 따른 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프는 외부와 열교환을 수행하기 위해서 내부에 작동유체가 수용되는 수용공간이 마련되되, 외부와의 열접촉 면적을 확장하기 위한 접촉면적 확장부가 마련된 파이프 몸체를 구비한다.
상기 접촉면적 확장부는 상기 파이프 몸체의 내주면 또는 외주면에 형성된 돌출부분 및 인입부분을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 접촉면적 확장부는 중공을 갖고, 소정길이 연장된 파이프가, 길이방향의 중심선을 기준으로 나선으로 비틀린 형상으로 형성된 것을 특징으로 한다.
상기 파이프 몸체의 내면에 설치되어 상기 작동유체로 모세관력을 제공하게 형성된 윅구조부를 구비한다.
상기 윅구조부는 폭방향의 양단부가 각각 상기 파이프 몸체의 내측면에 접촉되고, 상기 파이프 몸체의 길이방향을 따라 연장되는 적어도 하나의 제1 구조부재를 구비한다.
상기 윅구조부는 상기 파이프 몸체의 내부에 인입되며, 상기 파이프 몸체의 길이방향을 따라 소정길이 연장되되, 내부에 중공이 형성된 제2 구조부재를 구비한다.
상기 제1 구조부재는 양측면에서 내측으로 소정깊이 인입되며 상기 파이프 몸체의 길이방향을 따라 소정길이 연장된 복수개의 인입홈이 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 제1 구조부재는 외측면에서 상호 교차되게 관통하는 복수개의 관통홀이 마련된 것을 특징으로 한다.
상기 제2 구조부재는 상기 파이프 몸체의 길이방향을 중심선을 기준으로 나선으로 비틀린 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기 파이프 몸체 및 윅구조부는 3D 프린팅에 의해 제조되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프는 트위스트 히트파이프 형태를 통하여 외부 환경과 히트파이프, 그리고 히트파이프와 내부 작동유체간의 열전달 면적을 증진시킬 수 있으며, 열전달 면적을 증진시킴과 동시에 복잡한 구조의 외벽과 무관하게 다양한 형태의 웍구조물을 적용함으로써 웍 구조물의 건전성을 보장할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 히트파이프의 작동원리를 나타낸 개념도이고,
도 2는 본 발명에 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프의 제1 실시예의 따른 부분단면 사시도이고,
도 3은 도 2의 단면도이고,
도 4는 본 발명에 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프의 제2 실시예의 따른 단면도이고,
도 5는 본 발명에 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프의 제3 실시예의 따른 단면도이고,
도 6은 본 발명에 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프의 제4 실시예의 따른 단면도이고,
도 7은 본 발명에 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프의 제5 실시예의 따른 단면도이고,
도 8는 본 발명에 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프의 제6 실시예의 따른 단면도이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프에 대해 상세히 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 대하여, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있다는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 통상에 사용되는 히트파이프의 작동 원리를 나타낸 것으로, 도면에 도시된 바와 같이, 상기 히트파이프(10)는 진공상태의 파이프 내부에 증류수 또는 작동유체를 주입하고 봉인한 것으로, 상기 파이프는 크게 증발부(20), 단열부(30), 응축부(40)로 구분할 수 있다.
상기 히트파이프(10)의 작동원리에 대하여 보다 구체적으로 기술하면 열원이 위치하고 있는 상기 증발부(20)에서 상기 작동유체는 열을 흡수하여 증기 상태로 파이프몸체(10)의 내부에 확산되며, 확산되는 증기 상태의 작동유체는 상기 단열부(30)를 통과하여 상기 응축부(40)에서 열을 방출한다. 상기 응축부(40)에서 열을 방출한 상기 작동유체는 응축된 후 액체로 되어 상기 파이프몸체(10)의 윅(wick)(50)구조가 설치된 벽면을 타고 증발부(20)로 귀환한다. 그리고, 상기 작동유체는 다시 열을 받아 증발하는 작동을 연속적으로 반복하므로써 히트파이프(10)내에서 열을 이송하는 것이다.
또한, 상기 작동유체는 물, 아세톤, 에탄올, 헵탄(heptane), 암모니아 등이 적용될 수 있으나, 본 기술에 한정하지 않고, 상기 증발부(20)에서 작용하는 온도범위에서 기화 후에 상기 응축부(40)에서 열을 방출 후에 응축하는 종래의 다양한 작용유체가 적용될 수 있다.
도 2 내지 도 3에는 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프(100)의 제1 실시예가 도시되어 있다.
본 발명의 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프(100)는 외부와 열교환을 수행하기 위해서 내부에 작동유체가 수용되는 수용공간이 마련되되, 외부와의 열접촉 면적을 확장하기 위한 접촉면적 확장부(130)가 마련된 파이프 몸체(110)를 구비한다.
상기 접촉면적 확장부(130)는 상기 파이프 몸체(110)의 내주면 또는 외주면에 형성된 돌출부분(131) 및 인입부분(132)을 포함한다.
즉, 상기 접촉면적 확장부(130)는 상기 파이프 몸체(110)의 중심을 기준으로 원주방향으로 따라 교번하게 형성된 다수의 상기 돌출부분(131)과 인입부분(132)를 포함한다. 이때, 상기 돌출부분(131)의 형상은 상기 파이프 몸체(110)의 중심에서 외측으로 볼록하게 돌출된 반원의 형상으로 도시되어 있으나 이에 한정하지 않고, 삼각, 사각단면도 적용될 수 있다.
또한, 상기 돌출부분(131)들은 상기 파이프 몸체(110)의 중심에서 돌출된 길이가 상호 동일하게 형성되는 것이 바람직하다. 그리고 상기 돌출부분(131)과 상기 인입부분(132)의 형성 개수는 도면에 도시된 것에 한정하지 않고 사용자의 설정에 의하여 형성될 수 있다.
보다 구제척으로 기술하면 상기 접촉면적 확장부(130)는 중공을 갖고, 소정길이 연장된 원통형의 파이프가, 길이방향의 중심선을 기준으로 나선으로 비틀린 형상으로 형성된다.
상기 파이프 몸체(110)의 재질은 철, 구리 및 알루미늄이 적용될 수 있으나, 통상의 전열전도가 가능한 재질이면 무엇이든 적용가능하므로 추가적인 기술은 생략하겠다.
본 발명의 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프(100)는 상기 파이프 몸체(110)의 내면에 설치되어 상기 작동유체로 모세관력을 제공하게 형성된 윅구조부(120)를 구비한다.
이때. 모세관력은 모세관을 액체 속에 넣었을 때, 관 속의 액면(액체의 표면)이 관 밖의 액면보다 높아지거나 낮아지는 현상 혹은 분자 사이의 인력과 분자와 가느다란 관의 벽 사이에 작용하는, 서로 간의 인력에 의해 가느다란 관을 채운 액체가 올라가거나 내려가는 모세관 현상(Capillary action)에 의해 발생하는 힘이다.
상기 윅구조부(120)는 상기 응축부(40)에서 액체의 상기 작동유체가 상기 증발부(20)로 이동하게 액체상태의 상기 작동유체에 모세관력 또는 중력을 작용하게 내부에 유로가 형성되는 다공성 구조물이다.
이때, 상기 윅구조부(120)는 금속망(screen), 금속분말 소결체(sintered metal), 그루브(groove), 관(artery), 평판(slab), 복합 웍(composite wick), 단일 그루브(mono-groove) 등 다양한 구조가 적용될 수 있다. 상기 복합 웍(composite wick)은 둘이상의 서로 다른 상기 윅구조를 조합하여 구성된 것이다.
상기 윅구조부(120)는 액체상태의 작동유체에 모세관력 또는 중력을 제공하여 이동시킬 수 있는 통상의 윅(wick)구조 즉, 통상의 모세관 구조의 기술이 적용될 수 있으므로, 추가적인 기술은 생략하겠다.
상기 파이프 몸체(110) 및 윅구조부(120)는 3D 프린팅에 의해 일체로 제조되는 것이 바람직하며, 3D 프린팅에 의하여 부분제조 및 조립될 수도 있다.
상술된 본 발명의 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프(100)는 길이방향의 중심선을 기준으로 나선으로 비틀린 형상의 상기 접촉면적 확장부(130)를 구비하고 있어서 작동유체의 열전달 효율을 증대 시킬 수 있다.
한편, 도 4를 참고하면, 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프(200)의 제2 실시예가 도시되어 있다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 기능을 하는 요소는 동일 참조부호로 표기한다.
상기 윅구조부(120)는 폭방향의 양단부가 각각 상기 파이프 몸체(110)의 내측면에 접촉되고, 상기 파이프 몸체(110)의 길이방향을 따라 연장되는 적어도 하나의 제1 구조부재(210)를 구비한다.
상기 제1 구조부재(210)의 단면은 도면에 도시된 것과 같이 직사각형의 단면으로 형성되는 것이 바람직하지만, 영문자 ‘S’ 형태의 단면형상도 적용될 수 있다.
한편, 도 5를 참고하면, 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프(300)의 제3 실시예가 도시되어 있다.
상기 윅구조부(120)는 상기 파이프 몸체(110)의 내부에 인입되며, 상기 파이프 몸체(110)의 길이방향을 따라 소정길이 연장되되, 내부에 중공이 형성된 제2 구조부재(310)를 구비한다.
상기 제2 구조부재(310)의 단면은 도면에 도시된 것과 같이 원형링의 단면으로 형성되는 것이 바람직하지만, 팔각형, 육각형의 단면형상도 적용될 수 있다.
한편, 도 6를 참고하면, 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프(400)의 제4 실시예가 도시되어 있다.
본 발명의 제4 실시예의 상기 제2 구조부재(410)는 상기 파이프 몸체(110)의 길이방향을 중심선을 기준으로 나선으로 비틀린 형상으로 형성된다.
이때, 상기 제2 구조부재(410)의 형상은 상기 접촉면적 확장부(130)의 형태와 대응되게 형성되는 것이 바람직하므로, 추가적인 기술은 생략하겠다.
한편, 도 7를 참고하면, 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프(500)의 제5 실시예가 도시되어 있다.
본 발명의 제5 실시예의 상기 제1 구조부재(510)는 양측면에서 내측으로 소정깊이 인입되며 상기 파이프 몸체(110)의 길이방향을 따라 소정길이 연장된 복수개의 인입홈(511)이 마련된 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 인입홈(511)은 도면에 도시된 것과 같이 사각단면의 홈이 인입된 형태가 바람직하지만, 원형, 팔각형, 육각형의 단명을 갖는 홈의 형태도 적용될 수 있다.
한편, 도 8를 참고하면, 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프(600)의 제6 실시예가 도시되어 있다.
본 발명의 제6 실시예의 상기 제1 구조부재(610)는 외측면에서 상호 교차되게 관통하는 복수개의 관통홀(611)이 마련된다. 이때, 상기 관통홀(611)은 도면에 도시된 것과 같이 사각단면의 홀이 관통하는 형태가 바람직하지만, 원형, 팔각형, 육각형의 홀의 형태도 적용될 수 있다.
상술된 본 발명의 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프는 길이방향의 중심선을 기준으로 나선으로 비틀린 형상의 상기 접촉면적 확장부(130)를 구비하고 있어서 작동유체간의 열전달 면적을 증진시킬 수 있으며, 3D 프린팅 기술이 적용되어서 다양한 형태의 웍구조물을 적용함으로써 웍 구조물의 건전성을 보장할 수 있다
제시된 실시예들에 대한 설명은 임의의 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 이용하거나 또는 실시할 수 있도록 제공된다. 이러한 실시예들에 대한 다양한 변형들은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자에게 명백할 것이며, 여기에 정의된 일반적인 원리들은 본 발명의 범위를 벗어남이 없이 다른 실시예들에 적용될 수 있다. 그리하여, 본 발명은 여기에 제시된 실시예들로 한정되는 것이 아니라, 여기에 제시된 원리들 및 신규한 특징들과 일관되는 최광의의 범위에서 해석되어야 할 것이다.
10 : 히트파이프 20 : 증발부
30 : 단열부 40 : 응축부
100 : 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프
110 : 파이프 몸체 120 : 윅구조부
130 : 접촉면적 확장부 131 : 돌출부분
132 : 인입부분
210, 520, 610 : 제1 구조부재 310 , 410 : 제2 구조부재
511 : 인입홈 611 : 관통홀

Claims (10)

  1. 외부와 열교환을 수행하기 위해서 내부에 작동유체가 수용되는 수용공간이 마련되되, 외부와의 열접촉 면적을 확장하기 위한 접촉면적 확장부가 마련된 파이프 몸체;를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접촉면적 확장부는 상기 파이프 몸체의 내주면 또는 외주면에 형성된 돌출부분 및 인입부분을 포함하는 것을 특징으로 하는,
    트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 접촉면적 확장부는 중공을 갖고, 소정길이 연장된 파이프가, 길이방향의 중심선을 기준으로 나선으로 비틀린 형상으로 형성된 것을 특징으로 하는,
    트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 파이프 몸체의 내면에 설치되어 상기 작동유체로 모세관력을 제공하게 형성된 윅구조부;를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 윅구조부는 폭방향의 양단부가 각각 상기 파이프 몸체의 내측면에 접촉되고, 상기 파이프 몸체의 길이방향을 따라 연장되는 적어도 하나의 제1 구조부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 윅구조부는 상기 파이프 몸체의 내부에 인입되며, 상기 파이프 몸체의 길이방향을 따라 소정길이 연장되되, 내부에 중공이 형성된 제2 구조부재;를 구비하는 것을 특징으로 하는,
    트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 제1 구조부재는 양측면에서 내측으로 소정깊이 인입되며 상기 파이프 몸체의 길이방향을 따라 소정길이 연장된 복수개의 인입홈이 마련된 것을 특징으로 하는,
    트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 제1 구조부재는 외측면에서 상호 교차되게 관통하는 복수개의 관통홀이 마련된 것을 특징으로 하는,
    트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제2 구조부재는 상기 파이프 몸체의 길이방향을 중심선을 기준으로 나선으로 비틀린 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는,
    트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프.
  10. 제4항에 있어서,
    상기 파이프 몸체 및 윅구조부는 3D 프린팅에 의해 제조되는 것을 특징으로 하는,
    트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프.
KR1020220154372A 2021-11-17 2022-11-17 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프 KR20230072451A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20210158425 2021-11-17
KR1020210158425 2021-11-17

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20230072451A true KR20230072451A (ko) 2023-05-24

Family

ID=86540699

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020220154372A KR20230072451A (ko) 2021-11-17 2022-11-17 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20230072451A (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101988621B1 (ko) 2017-10-26 2019-09-30 세종공업 주식회사 배터리 냉각용 히트파이프

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101988621B1 (ko) 2017-10-26 2019-09-30 세종공업 주식회사 배터리 냉각용 히트파이프

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20190154353A1 (en) Heat pipe having a wick with a hybrid profile
KR102505767B1 (ko) 고성능 2-상 냉각 장치
JP6647223B2 (ja) 蓄熱容器及び蓄熱容器を備えた蓄熱装置
Fukushima et al. New evaporator structure for micro loop heat pipes
US4674565A (en) Heat pipe wick
US20050236143A1 (en) Sintered grooved wick with particle web
US20110088873A1 (en) Support structure for flat-plate heat pipe
CN218744851U (zh) 蒸气室、散热器装置和电子装置
TW201425855A (zh) 熱導管及其製造方法
JP2019190815A (ja) 冷却部位の一部分に毛細管材が充填してある還流ヒートパイプ
US20130098583A1 (en) Heat pipe dissipating system and method
US4058160A (en) Heat transfer device
TW201423023A (zh) 扁平熱管及其製造方法
KR101097390B1 (ko) 이중관 구조의 히트파이프
Baitule et al. Experimental analysis of closed loop pulsating heat pipe with variable filling ratio
JP2013242111A (ja) ループ型ヒートパイプ及び電子機器
Zuo et al. Miniature high heat flux heat pipes for cooling of electronics
KR20230072451A (ko) 트위스트 형태의 외벽과 내부 모세관 웍구조물을 포함하는 트위스트 히트파이프
KR101014371B1 (ko) 히트 파이프
US4884627A (en) Omni-directional heat pipe
US3955619A (en) Heat transfer device
JP3169588U (ja) ループヒートパイプ構造体
Gai et al. Hysteresis phenomena in flat-type loop heat pipe
Riffat et al. Recent developments in heat pipe technology and applications: a review
Gai et al. Investigation of instability on loop heat pipe with flat evaporator